📐 مختبر الفيزياء: استكشاف القوة والكتلة

كيف تم اشتقاق علاقة التسارع المتوسط؟

تبدأ حركة القطعة الخشبية عند العلامة الحمراء بسرعة ابتدائية $v_i$. وتتباطأ تدريجياً تحت تأثير قوة الاحتكاك فقط حتى تقف تماماً، مما يعني أن سرعتها النهائية $v_f = 0$.

باستخدام معادلات الحركة بتسارع منتظم:

وكذلك المعادلة الأولى للحركة:

بالتعويض عن $v_i$ في المعادلة الأولى:

وهي العلاقة المستخدمة في تحليل البيانات لحساب التسارع المتوسط أثناء التباطؤ.

لماذا التسارع ثابت لجميع الكتل؟

القوة المحصلة هي الاحتكاك فقط: $F_{\text{net}} = -F_f = -\mu_k F_N = -\mu_k m g$.
وبتطبيق قانون نيوتن الثاني: $a = \frac{F_{\text{net}}}{m} = \frac{-\mu_k m g}{m} = -\mu_k g$.
بما أن معامل الاحتكاك وجاذبية الأرض ثابتان، فإن التسارع ثابت للجميع! مما يجعل القوة المحصلة تتناسب طردياً مع الكتلة مباشرة.